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通过之前的模块构建运算放大器


品慧电子讯本实验通过组合之前的学子专区文章中所探讨的电路模块,对于利用几个分立式器件构建完整的高开环增益放大器将很有帮助。


材料


● ADALM2000 主动学习模块

● 无焊面包板

● 跳线

● 一个8.2 kΩ电阻(将1.5 kΩ与6.8 kΩ电阻串联可得到近似的等效电阻)

● 一个47 kΩ电阻

● 一个100 kΩ电阻

● 两个470 kΩ电阻

● 一个10 kΩ电阻

● 一个1 kΩ电阻

● 两个22μF电容

● 一个1 μF电容

● 一个47 nF电容

● 一个小信号PNP晶体管(2N3906)

● 三个小信号NPN晶体管(2N3904和SSM2212)


描述


在无焊面包板上构建图1所示的放大器电路。


1637924635779198.png

图1.高增益放大器。


硬件设置


如图1中的蓝色方框所示,将电路连接至ADALM2000 I/O连接器。对于未使用的示波器负输入,在不使用时最好将其接地。对Q1和Q2晶体管应使用SSM2212 NPN匹配对。


程序步骤


配置波形发生器,以生成1 kHz正弦波,峰峰值幅度为400 mV,偏移为0。使用示波器通道1观察W1处的输入,使用示波器通道2观察RL处的放大器输出,记录输入-输出幅度和相位关系。


配置示波器,以捕获多个周期的输入和输出信号,以500 mV/division的比例缩放通道。


示波器图示例如图3所示。


13.jpg

图2.高增益放大器面包板电路。


1637924493831218.jpg

图3.高增益放大器波形。


单位增益放大器


通过组合之前的文章中所探讨的电路模块,我们可以构建完整的单位增益缓冲放大器。为差分级增加电流镜负载是对这款简单放大器的重要改进。


材料


● ADALM2000 主动学习模块

● 无焊面包板

● 跳线

● 一个15 kΩ电阻(可以用10 kΩ电阻与4.7 kΩ电阻串联代替)

● 两个小信号PNP晶体管(可以使用2N3906或SSM2220 PNP匹配对)

● 六个小信号NPN晶体管(2N3904,对Q1和Q2使用SSM2212 NPN匹配对;如果没有足够多的2N3904器件,可以用TIP31C代替Q5)


说明


在无焊面包板上构建图4所示电路。如蓝色方框所示,将电路连接至ADALM2000 I/O连接器。对于未使用的示波器负输入,在不使用时最好将其接地。


15.png

图4.单位增益放大器。


硬件设置


电路的面包板连接如图5所示。


16.jpg

图5.电压转频率三角波发生器面包板连接


程序步骤


配置AWG1,以生成1 kHz正弦波,峰峰值幅度为2 V,偏移为0。使用示波器通道1观察W1处的输入,使用示波器通道2观察放大器输出,记录输入-输出幅度和相位关系。


配置示波器,以捕获多个周期的输入和输出信号,以1 V/division的比例缩放通道。


示波器图示例如图6所示。


1637924452473685.jpg

图6.具有单位增益波形的放大器。


问题:


● 对于图1所示的电路,从输入源W1到RL输出的增益是多少?由哪些组件设置此增益?

● 更改补偿电容C3的值。提高和降低C3的值会如何影响频率响应?


您可以在 学子专区 博客上找到问题答案。


附录:PCB板上的更高级版本


本次实验使用的PCB板设计文件和其他相关扩展文件可在ADI GitHub教育工具库下的 实验板设计文件 中找到。图7显示PCB原理图,图8显示该板的照片。


1637924431568628.png

图7.运算放大器PCB原理图。


1637924417432976.jpg

图8.运算放大器PC板。


该PCB使用标准的8引脚DIP单通道运算放大器封装,可插入无焊面包板中。



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